Функционирование релейной защиты и учет электрической энергии в высоковольтных сетях не обходится без трансформаторов тока. Это простое электроэнергетическое оборудование, которое поставляется на рынок в различных вариантах исполнения. В статье разберемся, что такое трансформатор тока, принцип работы, какие разновидности существуют, общее об установке и эксплуатации.
Определение
В современной электроэнергетике существует достаточное количество литературы, которое посвящено этому вопросу. Практически в каждом учебном пособии дается следующее определение:
Трансформатор тока – это измерительный преобразователь, который при нормальных условиях работы, вторичный ток практически пропорционален первичному. При правильной схеме подключения сдвинут относительно него по фазе на угол, приближенный к нулю.
На основании определения следует, что ТТ служат преобразователями, которые позволяют эксплуатировать приборы учета или реле для защиты оборудования.
Принцип работы
Для ответа на вопрос «что такое трансформатор тока?» разберемся с устройством, принципиальной схемой, векторной диаграммой энергетического оборудования.
Конструктивные элементы
Основными конструктивными элементами электромагнитного ТТ является первичная и вторичная обмотка, магнитная система, изоляция, корпус. Функционирование определяется следующим:
- Через первичную обмотку подается ток более высокого напряжения или силы, который попадает в магнитную систему.
- Комплект элементов определенной геометрической формы из ферромагнитного материала создает магнитное поле, которое трансформирует ток, приводит к номинальному значению вторичной обмотки.
- Изоляция в этом процессе выполняет функцию защиты от замыканий между металлическими частями ТТ, которые находятся под разницей потенциалов между собой и заземленными элементами.
- К вторичной обмотке подключается оборудование для защиты и контроля или приборы учета.
ТТ изготавливают в виде однофазных трансформаторов. Законченность изделия формирует корпус, где указываются эксплуатационные характеристики.
Принципиальная схема и векторная диаграмма
Чтобы определить, что такое трансформатор тока и зачем он нужен, необходимо изучить принципиальную схему.
Основные элементы показаны: 1) первичная обмотка; 2) вторичная; 3) магнитопровод. Первичная обмотка устанавливается в рассечку высоковольтного токопровода. Ко вторичной присоединяются приборы. Между цепями нет связи, они изолированы друг от друга. Для понижения величины число витков вторичной обмотки обязано быть больше первичной. Пропорциональное изменение определяется правилом Ленца.
Векторная диаграмма трансформатора представлена ниже:
Рисунок демонстрирует соотношение между основными техническими характеристиками (I, U, R).
Разновидности ТТ
Изделия отличаются по ряду существенных показателей и параметров. К примеру, по принципу преобразования энергетическое оборудование делится на электромагнитные и оптико-электронные. Это не единственная классификация, ознакомьтесь с другими.
По назначению
Трансформаторы тока выполняют две технические функции: измерение и защита. Модели для измерений предназначены для передачи данных приборам учета (ПУ). Они размещаются в высоковольтных цепях или с большой силой тока, где невозможно подключение счетчиков напрямую. Ко второй обмотке таким же образом подключаются ваттметры, амперметры. Изделие обеспечивает:
- преобразование тока до приемлемых, эксплуатационных величин для измерения показаний стандартными ПУ;
- изолирование приборов для безопасного выполнения работ обслуживающим персоналом.
ТТ для защиты предназначены для получения/передачи измерительной информации к реле или системе управления. Приборы помогают:
- преобразовать характеристику высокого напряжения в низкую, приемлемую для запитывания приборов;
- изолирование реле, куда персонал производит обслуживание оборудования.
Электрооборудование для защиты применяется для работы в статических и динамических режимах сети.
По напряжению и току
Изделия разделены на те, которые преобразовывают ток в ток или в напряжение. Отдельные физические свойства трансформирует первичную величину в неэлектрическую – в световой поток. Изделия по уровню напряжения ТТ делятся до 1000 В и свыше 1000 В.
Коэффициент трансформации (КТ)
Под КТ подразумевается величина, которая получается отношением номинального первичного тока ко вторичному. Модели подразделяются:
- с одним КТ;
- с несколькими КТ.
Регулирование с несколькими КТ осуществляется через корректировку числа витков или использования ряда вторичных обмоток. По ступеням трансформации выделяются модели одноступенчатые, каскадные или с несколькими ступенями.
По роду и способу установки
Разновидность по типу монтажа классифицирует ТТ на категории: для эксплуатации на открытом воздухе, для закрытых помещений, для встраивания в электрооборудование. По способу выделяются проходные, опорные, встраиваемые. Для функционирования оборудования между первичной и вторичной обмоткой располагается изоляция. Ее производят из твердых (фарфора), вязких (заливочные компаунды) или комбинированных (бумажно-масляная) материалов.
Параметры и характеристики
Основными физико-техническими показателями трансформаторов тока считаются:
- Номинальное напряжение. Линейное напряжение, при котором функционирует ТТ.
- Номинальный первичный ток. Характеристика определена номинальной величиной, при которой предусмотрен нормальный режим работы оборудования.
- Номинальный ток вторичной обмотки. Параметр равен 1 или 5 А. Один ампер допускается только для изделия с первичной обмоткой до 4000 А.
- Вторичная нагрузка. Соответствует характеристике полного сопротивления внешней вторичной цепи.
- Коэффициент трансформации. Как отмечалось ранее, показатель равен соотношению токовых цепей.
- Стойкость к механическим и тепловым воздействиям. Определяется током электродинамической и термической стойкости.
- Механическая устойчивость. Задается климатическими нормами, задается давлением ветра со скоростью до 40 метров в секунду на поверхность ТТ.
При проектировании учитываются и прочие требования, в том числе тип зажимов, вывода первичной обмотки, наличие маслорасширителя и указателей, приспособлений для подъема, надписи безопасности.
Подключение и эксплуатация оборудования
Трансформаторы с установкой на шинах не требуют специального инструмента или техники. Прибор ставится с использованием крепежных зажимов. Стационарное оборудование закрепляется сваркой на несущие стойки или фундамент. Комплектация зависит от назначения и особенностей эксплуатации. Для упрощения процесса подключения изготовители маркируют комплектующие буквенными и цифровыми обозначениями.
Перед установкой важно провести осмотр и оценку всей конструкции. После определяется погрешность через функциональную диагностику. Аварийным режимом признается режим ТТ с разомкнутой вторичной цепью. В случае замены оборудования обмотку предварительно закорачивают.
Заключение
В этой статье мы изучили, что такое трансформатор тока, основные характеристики, разновидности правила эксплуатации и установки. Чтобы углубиться в тематику, изучить вопросы по ТТ, рекомендуем найти книгу:
- В.В. Афанасьева «Трансформаторы тока»;
- А.Л. Гуртовцева «Измерительные электромагнитные и оптические трансформаторы и преобразователи тока».
Не забываем подписываться на новые публикации по вопросам оборудования, трендов и инноваций в энергетике.
